Khám Phá Tuabin Gió Khổng Lồ Cung Cấp Năng Lượng Đột Phá

Không thể không ngạc nhiên trước kích thước khổng lồ của tuabin gió này.

Trong thời gian tới, một trang trại gió mới ở ngoài khơi nước Mỹ sẽ lắp đặt những tuabin gió cực lớn, được thiết kế để sản xuất điện. Những thiết bị này có khả năng đặc biệt, chỉ cần một vòng quay là đủ để cung cấp năng lượng cho một ngôi nhà có kích thước trung bình trong tận hai ngày.

Các tuabin gió này được cải tiến từ phiên bản tốt nhất hiện có và cho thấy hiệu suất làm việc vượt trội hơn cả phiên bản trước đó.

Chúng thuộc về dự án do Vineyard Wind phát triển, với tuabin được chọn là GE Haliade-X do công ty GE chế tạo. Loại tuabin này có công suất lên tới 13 megawatt, gấp đôi so với các thiết bị khác đang hoạt động沿沿bờ biển Hoa Kỳ.

Haliade-X 13 MW là phiên bản nâng cấp của tổ máy 12 MW đã được sử dụng thành công tại Rotterdam từ tháng 11 năm 2019. Dòng tuabin Haliade-X đã được công nhận là loại mạnh nhất thế giới tính đến thời điểm hiện tại, với đường kính rotor đạt 220 mét, cánh quạt dài 107 mét do LM Wind Power thiết kế, kết hợp với khả năng điều khiển kỹ thuật số tiên tiến.

Theo thông tin từ GE, chỉ cần một vòng quay của tuabin Haliade-X là đủ để cung cấp điện cho một ngôi nhà tại Anh trong vòng hai ngày, vượt qua kỷ lục trước đó do họ thiết lập.

Haliade-X có hệ số công suất đạt 63%, cao hơn từ 5-7% so với các đối thủ cạnh tranh. “Mỗi phần trăm của hệ số công suất tương ứng với 7 triệu đô la mỗi 100 megawatt cho hệ thống của chúng tôi”, Giám đốc điều hành Vineyard Wind, Lars Pedersen, nhận định. “Đây là một thời điểm quan trọng cho tương lai không chỉ của dự án của chúng tôi mà còn cho toàn bộ ngành công nghiệp sản xuất năng lượng sạch”.

Các tuabin trong trang trại gió Vineyard Wind 1 sẽ được lắp đặt ngoài khơi bờ biển Martha’s Vineyard, Massachusetts. Dự kiến, nó sẽ cung cấp điện cho khoảng 400.000 hộ gia đình cũng như các doanh nghiệp trong khu vực.

Việc xây dựng sẽ được bắt đầu vào nửa cuối năm 2021 với vốn đầu tư ước tính lên tới 3 tỷ USD. Ban đầu, Vineyard Wind dự kiến sẽ lắp đặt 84 tuabin, nhưng số lượng này đã giảm xuống còn 62 do một số vấn đề phát sinh. Mỗi tuabin sẽ được đặt cách nhau ít nhất 1 kilomet.

Được coi là tuabin gió lớn nhất ngoài khơi, Haliade-X cũng nổi bật về tính hiệu quả. Với cánh quạt dài 107 mét, các kỹ sư có thể tối đa hóa sức gió, từ đó gia tăng hệ số công suất của thiết bị. Hệ số công suất mô tả lượng điện mà tuabin có thể tạo ra mỗi năm so với năng lượng tối đa có thể sản xuất nếu nó chạy hết công suất.

Có chiều cao lên tới 260 mét, mỗi tuabin Haliade-X có công suất thiết kế 13 MW. Khi hoạt động tối đa, trang trại Vineyard Wind 1 với 62 tuabin sẽ sản xuất 312 MWh điện mỗi ngày, vượt hơn 10% so với kỷ lục trước đó là 262 MWh do một trang trại điện gió khác ở Hà Lan nắm giữ.

Haliade-X là tuabin gió lớn nhất hiện nay, với cánh quạt dài 107 mét, lớn hơn cả chiều dài của một sân bóng đá. Đây có thể coi là một trong những bộ phận máy lớn nhất từng được chế tạo.

Với dự án trang trại điện gió quy mô lớn này, Vineyard Wind kỳ vọng sẽ giảm hơn 1,6 triệu tấn khí thải carbon mỗi năm, góp phần tích cực vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu của Khối Thịnh vượng chung.

Gió được hình thành từ đâu? Câu trả lời chính là từ Mặt trời. Ánh nắng mặt trời làm nhiệt độ bề mặt của Trái đất trở nên không đồng đều, và điều này tạo ra áp suất không khí khác nhau. Các phân tử không khí sẽ di chuyển từ vùng áp suất cao tới vùng áp suất thấp, tạo ra gió.

Con người đã biết sử dụng gió làm nguồn năng lượng từ những năm 5000 trước Công nguyên, khi những người thủy thủ đã dùng sức gió để điều khiển thuyền. Sau đó, các cối xay gió được chế tạo để phục vụ cho việc xay xát nông sản. Với sự phát triển của công nghệ, hệ thống máy bơm chạy bằng sức gió cũng đã được dùng để cung cấp nước cho con người, gia súc và cả cho ruộng đồng.

Công nghệ này đã được đưa vào Tân thế giới, giúp người châu Âu khai hoang các vùng đất mới ở châu Mỹ. Nhưng khi công nghệ phát triển, các cối xay gió đã dần nhường chỗ cho động cơ hơi nước và động cơ điện vì chi phí thấp hơn. Hiện nay, với giá nhiên liệu hóa thạch ngày càng tăng và có sự khan hiếm, năng lượng gió đang dần hồi sinh như vào hàng ngàn năm trước.

Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Mỹ đã chỉ ra rằng tiềm năng năng lượng gió trên lục địa Hoa Kỳ có thể đáp ứng gấp 10 lần nhu cầu điện lực hiện tại của quốc gia này. Một nghiên cứu từ đại học Harvard vào năm 2009 cũng cho thấy rằng, ngay cả khi vận hành ở mức công suất chỉ 20%, mạng lưới các tuabin gió cũng có thể đáp ứng hơn 40 lần nhu cầu điện năng toàn cầu.